CN101112034B - 基于通用成帧规程实现交叉及透明复用的方法和系统 - Google Patents

Abstract

一种基于通用成帧规程实现交叉及透明复用的系统和方法，系统包括支路单元、交叉单元和线路单元，该方法在复用时，支路单元将收到低速支路信号转换为电信号，恢复出原始数据后编码和封装成GFP帧，发送到交叉单进行交叉调度，再输出到相应线路单元，线路单元对多路数据进行复用并打上通道标签，编码处理形成OTN帧再传输到网络中；解复用时，线路单元将线路高速信号转换为低速并行信号，根据OTN帧所带通道标签将数据分发到各支路通道，输出到交叉单元完成交叉调度，然后由支路单元对各路数据解码，恢复出有效数据，再编码形成符合支路业务格式的信号，从支路接口发送出去。本发明可减少网络层次，使得开销代价小，带宽利用率高。

Description

基于通用成帧规程实现交叉及透明复用的方法和系统

技术领域

本发明涉及一种多业务传输平台(MSTP)技术，更具体地，涉及将多个低速支路信号经过交叉后透明复用到一路或多路高速信号的方法和装置。

背景技术

随着网络的飞速发展，特别是如今数据业务的快速增长，用户对带宽需求不断增大，使得多业务传输平台(MSTP)技术成为下一代传输的核心技术之一，其发展前景是明朗而且乐观的，已为各大主流电信运营商广泛采用，并稳步向低层网络推进。

在当前MSTP网络解决方案方面，交叉及透明复用(TMUX)技术被广泛使用，本发明的TMUX是指将网络中的几路低速支路业务汇聚复用到一路或多路高速信号中，进入传输网进行传输的技术。

传统的MSTP技术通常采用IP over SDH的技术，首先将支路业务通过PPP/HDLC或GFP(通用成帧规程)打包，然后映射到SDH(同步数字序列)的虚容器VC中，最后再进行OTN(光传送网)成帧处理。从上面分析可以看出传统MSTP技术对业务的处理过程十分繁杂，网络层次很多，传输的开销代价很大，大大降低了带宽的利用率，效率较低，对业务的保护倒换能力很弱。

此外，目前常用的TMUX设计方法是将支路接口和线路接口做到一块单板上，由于受单板空间和集成度的限制，一般只能固定地将少数几个支路信号复用到一个高速信号中，这大大限制了TMUX的功能和灵活性。

此外，许多网络需求传输大容量数据业务并在光层对数据业务提供保护功能。如果采用传统的光层保护的方法，由于受光器件集成度的限制，不同的保护功能需要配置相应的保护板，这就造成单板种类增加、面板连纤和配置复杂、成本也比较高。另外，1∶n保护、多通道保护等功能采用光开关实现也比较复杂，缺乏成本优势。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于通用成帧规程实现交叉及透明复用系统的方法，能够将GFP直接映射到OTN帧，减少了网络层次，使得开销代价小，带宽利用率高。另外，本发明还要提供一种可以实施该方法的系统。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于通用成帧规程实现交叉及透明复用的方法，应用于包括支路单元、交叉单元和线路单元的复用系统，包括复用和解复用的过程，其中：

其复用过程包括以下步骤：

(a)所述支路单元从各支路接口收到低速支路信号后，将其转换为电信号，从中恢复出原始数据，然后编码和封装成通用成帧规程的数据帧，发送到所述交叉单元；

(b)所述交叉单元对来自支路单元的各路数据流进行交叉调度，输出到相应的线路单元；

(c)所述线路单元对收到的来自交叉单元的多路数据进行复用并给每路数据打上通道标签，然后对复用数据进行编码处理形成光传送网的数据帧，转换为光信号后从线路光口传输到网络中。

其解复用过程包括以下步骤：

(i)所述线路单元收到线路高速信号后，将其转换为电信号，再通过分析和开销处理将其转换为低速并行信号，然后识别出该并行信号中通用成帧规程数据帧所带的通道标签，按标签将数据分发到各个支路通道，再输出到所述交叉单元；

(j)所述交叉单元对来自线路单元的各路数据流进行交叉调度，输出到相应的支路单元；

(k)所述支路单元对收到的来自交叉单元的各路数据进行解码，恢复出有效数据，然后对恢复出的数据进行编码，形成符合支路业务格式的信号，转换为光信号后从各自的支路接口发送出去。

进一步地，上述方法还可具有以下特点：所述系统中设置了一主一备的两个交叉单元，在所述支路单元和线路单元之间传输的各路数据流在发送前均经多路驱动分为两路，分别经过所述主用交叉单元的工作通道和备用交叉单元的保护通道同时进行传输。

进一步地，上述方法还可具有以下特点：所述支路单元和线路单元收到属于同一支路的从工作通道和保护通道发来的数据流后，先根据信号质量从中选择一路有效的数据流，再对该路数据进行处理。

进一步地，上述方法还可具有以下特点：所述系统中设置了一主一备的两个交叉单元，在所述支路单元和线路单元之间传输的各路数据流正常时通过所述主用交叉单元的工作通道进行传输，在故障时，再倒换到所述备用交叉单元的保护通道进行传输。

进一步地，上述方法还可具有以下特点：所述步骤(a)将数据封装成数据帧时，以及步骤(i)将数据帧分发到各个支路通道时，还在所述数据帧间插入空闲帧，以保证该路数据流被填充到一个固定的速率；同时，步骤(c)线路单元在对多路数据进行复用前，以及步骤(k)支路单元对收到的各路数据进行解码前，均先删除各路数据中的空闲帧，并进行有效帧的帧头帧尾的定界。

进一步地，上述方法还可具有以下特点：所述交叉单元与所述支路单元、线路单元间传输的数据流是通过高速背板上的高速数据通道来传输的。

进一步地，上述方法还可具有以下特点：所述步骤(c)对多路数据进行复用时，先将各个通道送来的数据首先写入各自的队列中，写入时加上各自通道的唯一标签，然后利用读出指针循环读取各个通道队列中的数据帧，得到复用数据，在当前队列为空时，在输出的复用数据中插入空闲帧进行填充。

进一步地，上述方法还可具有以下特点：所述步骤(i)对多路数据进行解复用时，先对输入数据中通用成帧规程的数据帧进行通道识别，将各个数据帧按照各自的通道标签分别写入对应的通道队列中，在当前的帧为空闲帧时，则直接删除，然后再将每个通道队列中的数据帧读出。

进一步地，上述方法还可具有以下特点：该方法是对通讯领域的数据8B/10B业务进行交叉和透明复用。

进一步地，上述方法还可具有以下特点：所述步骤(a)中，支路单元在恢复原始数据的同时还对信号进行包解析，统计各种包的信息，并对信号进行性能检测.

进一步地，上述方法还可具有以下特点：所述步骤(c)对所述复用信号进行编码处理之前，以及步骤(i)进行数据帧的分发之前，先进行接口转换。

进一步地，上述方法还可具有以下特点：所述交叉单元利用空分交叉矩阵，可以将任一来自支路单元的信号调度到任何一块线路单元上，以及将线路单元接收下来任一通道的信号分配到任一支路单元。

本发明提供的基于通用成帧规程实现交叉及透明复用的系统包括通过交叉单元相互连接的至少一个支路单元和至少一个线路单元，其中：

所述支路单元在复用时，用于将各支路接口收到的低速支路信号转换为电信号，从中恢复出原始数据，然后编码和封装成通用成帧规程的数据帧，发送到所述交叉单元；在解复用时，用于对来自线路单元各通道的数据流进行解码，恢复出有效数据，然后将恢复出的数据编码形成符合支路业务格式的信号，转换为光信号后从各自的支路接口发送出去；

所述交叉单元在复用时，用于对来自支路单元的各路数据流进行交叉调度，输出到相应的线路单元；在解复用时，对来自线路单元的各路数据流进行交叉调度，输出到相应的支路单元；

所述线路单元在复用时，用于对收到的来自交叉单元的多路数据进行复用并给每路数据打上通道标签，然后对复用数据进行编码处理形成光传送网的数据帧，转换为光信号从线路光口传输到网络中；在解复用时，将收到的线路高速信号转换为电信号，再通过分析和开销处理将其转换为低速并行信号，然后识别出该并行信号中通用成帧规程数据帧所带的通道标签，按标签将数据帧分发到各个支路通道，再输出到所述交叉单元。

进一步地，上述系统还可具有以下特点：所述交叉单元包括主用交叉单元和备用交叉单元，所述主用交叉单元通过工作通道与所述支路单元和线路单元相连接，所述备用交叉单元通过保护通道与所述支路单元和线路单元的支路通道间相连接。

进一步地，上述系统还可具有以下特点：任一支路单元和线路单元上的任一支路通道均通过一个工作通道连接到所述主用交叉单元，同时还通过一个保护通道连接到所述备用交叉单元。

进一步地，上述系统还可具有以下特点：所述支路单元和线路单元均通过高速背板上的高速数据通道与所述交叉单元相连接，交叉单元上包括高速背板输入通道、空分交叉矩阵和高速背板输出通道。

进一步地，上述系统还可具有以下特点：所述每一个支路单元、线路单元和交叉单元均用一块单板实现。

进一步地，上述系统还可具有以下特点：所述主用和备用交叉单元间具有主备倒换控制逻辑，用于实现两个交叉单元间的主用和备用的倒换控制。

进一步地，上述系统还可具有以下特点：该系统是对通讯领域的数据8B/10B业务进行交叉和透明复用的系统。

进一步地，上述系统还可具有以下特点：所述支路单元包括至少一个子单元，每个子单元包括依次串接且可双向通信的支路光模块、支路处理模块和通用成帧规程成帧器，其中：

所述支路光模块在复用时，用于对支路接口收到的低速支路信号进行光电转换后输出；在解复用时，用于将符合业务格式的信号进行电光转换后从支路接口发送；

所述支路处理模块在复用时，用于对低速支路信号的数据进行解码，恢复出原始数据输出，同时对信号进行性能检测；在解复用时，用于对有效数据进行编码，形成符合支路业务格式的信号后输出；

所述通用成帧规程成帧器在复用时，用于将数据封装成通用成帧规程的数据帧，并插入空闲帧以统一的速率发送；在解复用时，用于对统一速率的信号进行分析，删除空闲帧，进行有效帧的帧头帧尾的定界，然后解码恢复出有效数据。

进一步地，上述系统还可具有以下特点：所述交叉单元包括主用交叉单元和备用交叉单元，所述子单元还包括背板驱动模块，用于复用处理，对来自通用成帧规程成帧器的数据流进行多路驱动得到两路数据流，再分别发送到所述主用交叉单元和备用交叉单元。

进一步地，上述系统还可具有以下特点：所述交叉单元包括主用交叉单元和备用交叉单元，所述子单元还包括主备无损切换模块，用于在解复用时，将主用交叉单元和备用交叉单元发来的串行信号转换为并行信号并缓存，然后根据信号质量从中选择一路有效数据，输出到所述通用成帧规程成帧器。

进一步地，上述系统还可具有以下特点：所述子单元还包括一个接口转换及缓冲模块，用于在解复用时，将来自所述交叉单元的串行信号转换为并行信号并缓存，再由所述通用成帧规程成帧器读出处理。

进一步地，上述系统还可具有以下特点：所述线路单元包括在发送方向上依次串接通信的多个通用成帧规程发送处理模块、汇聚模块、光传送网成帧器和线路光模块，还包括解汇聚模块和多个通用成帧规程接收处理模块，所述线路光模块、光传送网成帧器、解汇聚模块和通用成帧规程接收处理模块在接收方向依次串接通信，其中：

所述通用成帧规程发送处理模块用于复用处理，对包含通用成帧规程数据帧的固定速率的数据流进行处理，删除其中的空闲帧，并进行有效帧的帧头帧尾的定界后输出；

所述汇聚模块用于对多路数据进行复用，给每路数据打上通道标签，合成为一路复用数据后输出；

所述光传送网成帧器在复用时，用于对复用数据进行光传送网的编码处理，形成光传送网数据帧后输出；在解复用时，用于对线路高速信号进行分析和开销处理，转换为低速并行数据输出；

所述线路光模块在复用时，用于进行对光传送网数据帧进行电光变换后从线路光口发送；在解复用时，用于对收到的线路高速信号进行光电变换后输出；

所述解汇聚模块用于在解复用时，识别出所述低速并行信号中数据帧所带的通道标签，按标签将数据帧分发到各个支路通道中；

所述通用成帧规程接收处理模块用于在解复用时，在每个通道的数据帧插入空闲帧，输出一个固定速率的数据流。

进一步地，上述系统还可具有以下特点：所述线路单元还包括一个接口转换及缓冲模块，用于复用处理，将来自交叉单元的串行信号转换为并行信号并缓存，再由所述通用成帧规程发送处理模块读出并处理。

进一步地，上述系统还可具有以下特点：所述光传送网成帧器与所述汇聚模块和所述解汇聚模块之间均设置了一个接口转换模块，用于实现在两个模块的不同接口间所传输信号的转换.

进一步地，上述系统还可具有以下特点：所述交叉单元包括主用交叉单元和备用交叉单元，所述线路单元还包括背板驱动模块，用于在解复用时，对来自通用成帧规程接收处理模块的数据流进行多路驱动得到两路数据流，再分别发送到所述主用交叉单元和备用交叉单元。

进一步地，上述系统还可具有以下特点：所述交叉单元包括主用交叉单元和备用交叉单元，所述线路单元还包括主备无损切换模块，用于复用处理，将所述主用交叉单元和备用交叉单元发来的串行信号转换为并行信号并缓存，然后根据信号质量从中选择一路有效数据，输出到所述通用成帧规程发送处理模块。

本发明克服了现有技术中的缺点，解决现有技术中存在的问题。它具有的优点如下：

A，本发明通过汇聚模块对多路数据进行复用，将GFP直接映射到OTN帧，无需先映射到SDH的虚容器VC中，减少了网络层次，同时，由于没有引入SDH的开销，所以开销代价小，传输效率和带宽利用率高。

进一步地：

B，本发明的支路单元和线路单元在不同的单板上，通过交叉单元(单板)相互连接，支路接口的信号可以灵活地传送到不同的线路单元。因而具有灵活的支路业务交叉等调度能力和可扩展性，大大减少了支路和线路单元的种类，为设备的维护和升级带来了极大的方便。

C，本发明设置了主、备两个交叉单元，可以同时工作，支路单元和线路单元之间的每路数据都具有主、备两个通道，实现了支路单元与线路单元之间数据传输的备份，具有成本低廉和功能强大的保护倒换能力。

附图概述

图1是本发明实施例的TMUX系统原理图，图中描述了系统的组成结构和各部分间的连接关系。图中

表示工作通道，

表示保护通道。

图2是本发明实施例支路单元的功能框图，图中描述了支路单元的功能单元和它们之间的连接关系。

图3是本发明实施例线路单元的功能框图，图中描述了线路单元的功能单元和它们之间的连接关系。

图4是本发明实施例交叉单元的功能框图，描述了交叉单元的功能单元和它们之间的连接关系。

图5是本发明实施例汇聚模块的原理图。

图6是本发明实施例解汇聚模块的原理图。

图7是本发明实施例支路单元组成部件的连接关系图。

图8是本发明实施例线路单元组成部件的连接关系图。

本发明的最佳实施方式

本实施例的TMUX系统是多业务平台的核心部分，用于实现通讯领域的数据8B/10B业务(如GbE、SAN等业务，但不局限于此)的交叉连接、GFP处理以及复用到OTN，完成子波长级的汇聚、保护和调度。

如图1所示，本实施例系统主要包括：多个支路单元(Tributary AccessCard)、多个线路单元(Line Card)、高速背板(Backplane Connect)(图中未示出)和两个交叉单元(Switching Matrix)。其中：

如图1所示，本实施例TMUX系统中的支路单元001的数量根据支路信号的数量配置，配置了多块，每个支路单元有8个支路接口，这样，一块支路单元就可同时接入8个支路信号。而交叉单元配置了两块，一块为主用交叉单元002，一块为备用交叉单元003，两块板子是一样的。任何一个支路单元都和主用、备用交叉单元间各有16个高速数据通道(接收和发送各用8个)，这些高速通道通过高速背板来实现，与主用交叉单元的连接通道称作工作通道，而把与备用交叉单元的连接通道称作保护通道，支路单元可以根据需要在工作通道和保护通道间切换，这些切换是无损的。

线路单元004也配置有多块，任何一个线路单元004也和主、备用交叉单元间各有16个高速数据通道，这些高速通道也通过高速背板来实现，与主用交叉单元的连接通道称作工作通道，而把与备用交叉单元的连接通道称作保护通道，线路单元004可以根据需要在工作通道和保护通道间进行无损切换。线路单元上的线路光口用于连接另一TMUX。

由于支路单元001和线路单元004上的各路数据流(或称为各路信号)都通过高速背板与主用交叉单元002和备用交叉单元003连接，因此，主用和备用交叉单元002、003可以灵活的对这些高速连接进行交叉调度，可以将支路信号调度到任何一块线路单元004上，同样，线路接收下来的信号也可分配到任何一块支路单元001。同时，本实施例的主、备两个交叉单元同时工作，支路单元和线路单元之间的每路数据都通过两个通道传送到对端，实现了支路单元与线路单元之间数据传输的热备份，成本低廉且保护倒换十分方便。

本实施例中，上述每一个单元都用一个单板实现。

下面对各单元的具体结构进行详细的介绍：

如图2所示，支路单元包括划分8个独立的子单元，构成8个支路通道，可以同时处理8路支路信号。每个子单元包括支路光模块101、支路处理模块102、GFP成帧器103、背板驱动模块104和主备无损切换模块105，背板驱动模块104和主备无损切换模块105再通过各自的工作通道106和保护通道107连接到主用和备用交叉单元。

下面将描述每个功能模块的组成和完成的功能，请同时参照图7。

支路光模块101在复用时，用于将来自支路接口的低速支路光信号转换为电信号，输出给支路处理模块；在解复用时，用于将来自支路处理模块102的电信号转换为光信号，从支路接口发送。在图7中，该模块对应于小型可插拔光收发器(SFP)模块401。

支路处理模块102在复用时，用于对来自支路光模块101的信号进行8B/10B解码，恢复出原始数据同时对该支路信号进行性能检测，然后输出到GFP成帧器；在解复用时，用于将来自GFP成帧器的数据进行8B/10B编码，形成符合支路业务格式的信号，输出到支路光模块101。在图7中，该模块对应于8B/10B物理编码子层(PCS)处理模块402、入口缓冲器(Ingress FIFO)405和出口缓冲器(Egress FIFO)406。编解码和性能检测由PCS处理模块完成。

另外，入口监控(Ingress Monitor)模块404用于对支路信号帧进行检测，比如支路如果是GbE，那么就是对以太网帧进行检测，统计包信息，此时出口监控模块403和入口监控模块404就相当于以太网的MAC处理模块，一个用于接收，一个用于发送.当入口监控模块404检测到支路的流量大于其最大处理能力后可以通过在出口缓冲器406中插入流量控制帧发送给客户设备，客户设备收到流量控制帧后可以暂停发送数据.

GFP成帧器103在复用时，用于对来自支路处理模块102的数据进行64B/65B编码，按照ITUT G.7041进行封装，生成GFP的数据帧，封装时在GFP帧间插入空闲帧，保证数据以统一的速率(如2.5Gbps)发送至高速背板；在解复用时，用于来自主备无损切换模块的信号进行分析，删除空闲帧，进行有效帧的帧头帧尾的定界，并进行64B/65B解码恢复出有效数据，然后输出到支路处理模块102。在图7中，该模块对应于GFP_T(透明通用成帧协议)/GFP_F(基于帧的通用成帧协议)成帧器407。

背板驱动模块104用于对来自GFP成帧器的数据流进行多路驱动，分为两路2.5G的GFP数据流，通过发送工作通道414和发送保护通道415分别发送到与主用和备用交叉单元连接的高速背板输入通道。在图7中，该模块对应于多路(1∶2)驱动器409。

主备无损切换模块105用于根据信号质量，从工作通道和保护通道接收到的数据中选择一路有效数据，输出到GFP成帧器104。在图7中，该模块对应于FIFO接口转换模块413(两个，分别接收来自接收工作通道416和接收保护通道417的2.5G的GFP数据，将串行信号转换为并行信号)、多路(2∶1)选择器410、工作缓冲器(Work FIFO)411、保护缓冲器(ProtectFIFO)412和数据切换模块408。其中数据切换模块408是根据GFP_T/GFP_F成帧器407对当前信号质量的检测结果，产生数据切换信号送给多路选择器410，完成信号的选择。

高速背板采用高速数据背板接口，实现交叉单元与线路单元、支路单元之间数据通道的连接。

主用交叉单元002和备用交叉单元003用于完成本系统线路单元、支路单元间高速数据的交叉调度。如图4所示，每个交叉单元均包括以下部分：高速背板输入通道301、空分交叉矩阵302、高速背板输出通道303，其结构简单，常用的空分电交叉ASIC器件就可以实现。两个交叉单元间还具有主备倒换控制逻辑，用于实现两个交叉单元间的主用和备用的倒换控制。

如图3所示，线路单元包括以下部分：线路光模块201、OTN成帧器202、发送接口转换模块203、接收接口转换模块204、GFP解汇聚模块205、GFP汇聚模块206、GFP接收处理模块207、GFP发送处理模块208、背板驱动模块209和主备无损切换模块210。背板驱动模块209和主备无损切换模块210通过各自的工作通道211和保护通道212与高速背板连接，线路光模块通过线路光口211连接到另一系统。其中：

下面将描述每个功能模块的组成和完成的功能，请同时参照图8。

主备无损切换模块210用于根据信号质量，从工作通道和保护通道收到的信号中选择一路有效信号，输出到GFP发送处理模块208。在图8中，该模块对应于FIFO接口转换模块503(两个，分别接收工作通道501和保护通道502的2.5GGFP数据，将串行信号转换为并行信号)、多路(2∶1)选择器506、工作缓冲器(Work FIFO)504、保护缓冲器(Protect FIFO)505和数据切换模块507。其中数据切换模块507根据Tx_GFP处理模块508对当前信号质量的检测结果，产生数据切换信号送给多路选择器506，完成信号的选择。

GFP发送处理模块208，用于对主备无损切换模块选择的有效信号进行处理，删除信号中的空闲帧，进行有效帧的帧头帧尾的定界后将数据送给GFP汇聚模块206.在图8中，该模块对应于Tx_GFP处理模块508和发送缓冲器(Tx FIFO)509。

GFP汇聚模块206，用于对收到的多路数据进行复用，给每路数据打上通道标签，合成一个复用信号后送给发送接口转换模块203。在图8中，该模块对应于Tx_GFP汇聚模块510。

再请参照图5，该汇聚模块中包含对应于各个通道的队列缓冲器、标签生成器(图中未示出)和读取控制器。其中：所述队列缓冲器用于缓存各个通道送来的数据；所述标签生成器用于在将数据写入各自的队列时加上各自通道的唯一标签；所述读取控制器用于控制读取指针循环读取每个队列中的GFP数据帧，并在当前读取队列为空时，在复用数据中插入空闲帧。在将多个GFP通道数据复用为一个复用通道数据时，各个通道送来的数据首先写入各自的队列中，在写入时加上各自通道的唯一标签，读取指针按通道1到通道n的顺序循环读取每个队列中的GFP帧，当前队列为空时在输出的复用数据中插入GFP空闲帧进行填充。

发送接口转换模块203，用于将复用通道的数据信号转换为符合OTN成帧器202接口的信号。在图8中，该模块对应于Tx SF14.2接口转换模块511。

OTN成帧器202在复用时，用于对来自发送接口转换模块203的复用数据进行OTN的编码等处理，形成OTN帧后送给线路光模块201；在解复用时，用于对来自线路光模块的数据进行分析和开销处理，转换为低速并行数据送给接收接口转换模块204。在图8中，该模块是对应于OTNMapper/Demapper模块512。

线路光模块201在复用时，用于将来自OTN成帧器的电信号进行电光变换后，发送到线路光口，再传输到网络中；在解复用时，用于将线路光口接收到的线路高速光信号转换为电信号，送给OTN成帧器202。在图8中，该模块对应于MSA30010G光模块513。

接收接口转换模块203，用于将来自OTN成帧器202接口的信号转换为符合GFP解汇聚模块205接口的信号。在图8中，该模块对应于Rx SF14.2接口转换模块514。

GFP解汇聚模块205，用于对来自OTN成帧器的线路信号进行分析，识别出各个数据通道的通道标签，并按标签将数据分发到GFP接收处理模块207的各个支路通道。在图8中，该模块对应于Rx_GFP解汇聚模块515。

请参照图6，该解汇聚模块中包含对应于各个通道的队列缓冲器、通道识别和写入指针控制器，以及读出控制器，其中：所述通道识别和写入指针控制器，用于识别GFP帧所带的通道标签，然后控制写入指针将其写入该标签对应的通道队列，对空闲帧则直接删除；所述队列缓冲器用于缓存分发到各通道的GFP数据帧；所述读出控制器用于将每一通道的GFP数据帧取出，如果队列中没有数据，则插入空闲帧输出。

解复用的过程与上述复用过程基本相反，首先对复用输入数据中的复用GFP帧进行通道识别，判断当前GFP帧应该解复用到哪一个通道中，通过写入指针的控制将各GFP帧按照各自的通道标签分别写入对应的通道队列中，如果当前的帧为GFP空闲帧则直接删除。每个通道都有一个读出控制器，分别将各自通道中的GFP帧取出，如果队列中没有数据，则插入空闲帧输出。

GFP接收处理模块207，用于对每个通道的数据帧进行速率适配，采用填充空闲帧的方法将通道信号速率填充为一个固定速率(2.5G)的信号后送给背板驱动模块208。在图8中，该模块对应于Rx_GFP处理模块517和接收缓冲器(Rx FIFO)516。

背板驱动模块209用于对来自GFP接收处理模块207的数据流进行多路驱动，分为两路2.5G的GFP数据流，通过工作通道519和保护通道520分别发送到与主用和备用交叉单元连接的高速背板输入通道。在图8中，该模块对应于多路(1∶2)驱动器518。

需要说明的是，支路单元和线路单元中的上述功能模块的划分是完全可以变化的，如将图2中的GFP成帧器划分为GFP成帧器和解帧器两个模块，或者将背板驱动模块和主备无损切换模块合成为一个功能模块，将图3中的发送和接收接口转换模块合成为一个功能模块等等，这些划分上的变化应被视为与本实施例的上述方案等同。

基于上述系统，下面按数据流向，对支路低速信号复用到线路高速信号和线路高速信号解复用到支路低速信号的流程分别进行说明。在流程中不再对具体的模块进行限定。

将支路低速信号复用到线路高速信号的流程包括以下步骤：

S110，支路单元接收到低速支路信号后，将光信号转换为电信号，然后进行8B/10B解码，恢复出原始数据，同时对支路信号进行性能检测；

S120，支路单元对恢复出的数据进行64B/65B编码，按照ITUT G.7041进行封装，生成GFP的数据帧，封装时对信号进行填充(如在GFP帧间插入空闲帧)，保证发送到背板的信号被填充到2.5Gbps的固定高速率；

S130，支路单元对封装好的支路信号进行多路驱动，分别通过发送工作通道和发送保护通道、高速背板输入通道发送到主用和备用交叉单元；

S140，主用和备用交叉单元利用空分交叉矩阵，分别对各支路发送工作通道和发送保护通道的信号进行交叉调度，经高速背板输出通道输出到对应线路单元的发送工作通道和发送保护通道；

S150，线路单元对来自每个支路发送工作通道和发送保护通道的串行信号，先变换为并行信号，再从中选择一路有效信号，删除该信号中的空闲帧，并进行有效帧的帧头帧尾的定界；

S160，线路单元对来自各支路的多路数据进行复用，给每路数据打上通道标签，合成一个复用信号，并进行接口转换；

S170，线路单元对复用信号进行OTN编码等处理，形成OTN帧，再进行电光变换后，从线路光口传输到网络中，复用过程完成。

解复用的流程基本上与复用过程相反，包括以下步骤：

S210，线路单元接收到线路高速光信号后，进行光电转换，然后进行分析和开销处理，将其转换为低速并行信号，并完成接口转换；

S220，线路单元对低速并行信号进行分析，识别出各个数据通道的通道标签，按标签将数据分发到各个支路通道，并采用填充空闲帧的方法将各通道信号填充为2.5G固定速率的信号；

S230，线路单元对分发得到的各支路通道的信号进行多路驱动，分别通过接收工作通道和接收保护通道、高速背板输入通道发送到主用交叉单元和备用交叉单元；

S240，主用和备用交叉单元利用空分交叉矩阵，分别对各支路通道对应的接收工作通道和接收保护通道的信号进行交叉调度，经高速背板输出通道发送到对应支路单元某支路的接收工作通道和接收保护通道；

S250，支路单元对从接收工作通道和接收保护通道收到对应同一支路的信号，先变换为并行信号，然后选择出一路有效信号；

S260，支路单元对各支路的有效信号进行分析，删除空闲帧，进行有效帧的帧头帧尾的定界，然后对数据进行64B/65B解码，恢复出有效数据；

S270，支路单元对各支路的有效数据进行8B/10B编码，形成符合支路业务格式的信号，再转换为光信号发送出去。

综上所述，上述实施例在数据处理上，通过汇聚模块对多路数据进行复用，将GFP直接映射到OTN帧，无需先映射到SDH的虚容器VC中，减少了网络层次，同时，由于没有引入SDH的开销，所以开销代价小，传输效率和带宽利用率高。

另外，本实施例在系统结构上，将支路单元和线路单元设在不同的单板上，通过交叉单元相互连接，支路接口的信号可以灵活地传送到不同的线路单元。因而具有灵活的支路业务交叉等调度能力和可扩展性，大大减少了支路和线路单元的种类，为设备的维护和升级带来了极大的方便。

进一步地，本实施例在保护机制上，设置了主、备两个交叉单元，可以同时工作，支路单元和线路单元之间的每路数据都具有主、备两个通道，实现了支路单元与线路单元之间数据传输的备份，具有成本低廉和功能强大的保护倒换能力。

在上述实施例的基础上，还可以进行各种变换。

例如，另一实施例中，只采用上述将支路单元和线路单元设在不同的单板上，通过交叉单元相互连接的结构特征，而在数据处理上仍采用现有技术的方式，该实施例仍然具有提供灵活的支路业务交叉等调度能力和可扩展性的技术效果。

又如，在又一实施例中，采用上述交叉连接结构的系统，但在保护方面的要求不高，因此没有设置上述两个交叉单元以及相应的保护通道。相应地，在支路单元和线路单元中，与工作通道和保护通道的选择处理相关的模块可以简化，例如主备无损切换模块可以简化为一个接口转换及缓冲模块，只要有一个FIFO接口转换模块和一个缓冲器，可以将接收到的统一速率的串行信号转换为并行信号并缓存就可以了。

或者也可以采用冷备份的方式，即支路单元和线路单元间传输的数据流在正常时通过所述主用交叉单元的工作通道进行传输，在故障时，再倒换到所述备用交叉单元的保护通道进行传输。

工业实用性

本发明的方法和系统可应用于实现基于通用成帧规程的交叉及透明复用，减少了网络层次，使得开销代价小，带宽利用率高。

Claims (20)

1.一种基于通用成帧规程实现交叉及透明复用的方法，应用于包括支路单元、交叉单元和线路单元的复用系统，包括复用和解复用的过程，其中：

其复用过程包括以下步骤：

(a)所述支路单元从各支路接口收到低速支路信号后，将其转换为电信号，从中恢复出原始数据，然后编码和封装成通用成帧规程的数据帧，发送到所述交叉单元；

(b)所述交叉单元对来自支路单元的各路数据流进行交叉调度，输出到相应的线路单元；

(c)所述线路单元对收到的来自交叉单元的多路数据进行复用并给每路数据打上通道标签，然后对复用数据进行编码处理形成光传送网的数据帧，转换为光信号后从线路光口传输到网络中；

其解复用过程包括以下步骤：

(i)所述线路单元收到线路高速信号后，将其转换为电信号，再通过分析和开销处理将其转换为低速并行信号，然后识别出该并行信号中通用成帧规程数据帧所带的通道标签，按标签将数据分发到各个支路通道，再输出到所述交叉单元；

(j)所述交叉单元对来自线路单元的各路数据流进行交叉调度，输出到相应的支路单元；

(k)所述支路单元对收到的来自交叉单元的各路数据进行解码，恢复出有效数据，然后对恢复出的数据进行编码，形成符合支路业务格式的信号，转换为光信号后从各自的支路接口发送出去。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述系统中设置了一主一备的两个交叉单元，在所述支路单元和线路单元之间传输的各路数据流在发送前均经多路驱动分为两路，分别经过所述主用交叉单元的工作通道和备用交叉单元的保护通道同时进行传输。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述支路单元和线路单元收到属于同一支路的从工作通道和保护通道发来的数据流后，先根据信号质量从中选择一路有效的数据流，再对该选择的有效数据流进行处理。

4.如权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，所述步骤(a)将数据封装成数据帧时，以及步骤(i)将数据帧分发到各个支路通道时，还在所述数据帧间插入空闲帧，以保证数据流被填充到一个固定的速率；同时，步骤(c)线路单元在对多路数据进行复用前，以及步骤(k)支路单元对收到的各路数据进行解码前，均先删除各路数据中的空闲帧，并进行有效帧的帧头帧尾的定界。

5.如权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，所述交叉单元与所述支路单元、线路单元间传输的数据流是通过高速背板上的高速数据通道来传输的。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(c)对多路数据进行复用时，先将各个通道送来的数据首先写入各自的队列中，写入时加上各自通道的唯一标签，然后利用读出指针循环读取各个通道队列中的数据帧，得到复用数据，在当前队列为空时，在输出的复用数据中插入空闲帧进行填充，所述步骤(i)对多路数据进行解复用时，先对输入数据中通用成帧规程的数据帧进行通道识别，将各个数据帧按照各自的通道标签分别写入对应的通道队列中，在当前的帧为空闲帧时，则直接删除，然后再将每个通道队列中的数据帧读出。

7.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤(a)中，支路单元在恢复原始数据的同时还对信号进行包解析，统计各种包的信息，并对信号进行性能检测。

8.一种基于通用成帧规程实现交叉及透明复用的系统，其特征在于，包括通过交叉单元相互连接的至少一个支路单元和至少一个线路单元，其中：

所述支路单元在复用时，用于将各支路接口收到的低速支路信号转换为电信号，从中恢复出原始数据，然后编码和封装成通用成帧规程的数据帧，发送到所述交叉单元；在解复用时，用于对来自线路单元各通道的数据流进行解码，恢复出有效数据，然后将恢复出的数据编码形成符合支路业务格式的信号，转换为光信号后从各自的支路接口发送出去；

所述交叉单元在复用时，用于对来自支路单元的各路数据流进行交叉调度，输出到相应的线路单元；在解复用时，对来自线路单元的各路数据流进行交叉调度，输出到相应的支路单元；

所述线路单元在复用时，用于对收到的来自交叉单元的多路数据进行复用并给每路数据打上通道标签，然后对复用数据进行编码处理形成光传送网的数据帧，转换为光信号从线路光口传输到网络中；在解复用时，将收到的线路高速信号转换为电信号，再通过分析和开销处理将其转换为低速并行信号，然后识别出该并行信号中通用成帧规程数据帧所带的通道标签，按标签将数据帧分发到各个支路通道，再输出到所述交叉单元。

9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述交叉单元包括主用交叉单元和备用交叉单元，任一支路单元和线路单元上的任一支路通道均通过一个工作通道连接到所述主用交叉单元，同时还通过一个保护通道连接到所述备用交叉单元。

10.如权利要求8或9所述的系统，其特征在于，所述支路单元和线路单元均通过高速背板上的高速数据通道与所述交叉单元相连接，交叉单元上包括高速背板输入通道、空分交叉矩阵和高速背板输出通道。

11.如权利要求8或9所述的系统，其特征在于，所述每一个支路单元、线路单元和交叉单元均用一块单板实现。

12.如权利要求8所述的系统，其特征在于，该系统是对通讯领域的数据8B/10B业务进行交叉和透明复用的系统。

13.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述支路单元包括至少一个子单元，每个子单元包括依次串接且可双向通信的支路光模块、支路处理模块和通用成帧规程成帧器，其中：

所述支路光模块在复用时，用于对支路接口收到的低速支路信号进行光电转换后输出；在解复用时，用于将符合业务格式的信号进行电光转换后从支路接口发送；

所述支路处理模块在复用时，用于对低速支路信号的数据进行解码，恢复出原始数据输出，同时对信号进行性能检测；在解复用时，用于对有效数据进行编码，形成符合支路业务格式的信号后输出；

所述通用成帧规程成帧器在复用时，用于将数据封装成通用成帧规程的数据帧，并插入空闲帧以统一的速率发送；在解复用时，用于对统一速率的信号进行分析，删除空闲帧，进行有效帧的帧头帧尾的定界，然后解码恢复出有效数据。

14.如权利要求13所述的系统，其特征在于，所述交叉单元包括主用交叉单元和备用交叉单元，所述子单元还包括背板驱动模块，用于复用处理，对来自通用成帧规程成帧器的数据流进行多路驱动得到两路数据流，再分别发送到所述主用交叉单元和备用交叉单元.

15.如权利要求13所述的系统，其特征在于，所述交叉单元包括主用交叉单元和备用交叉单元，所述子单元还包括主备无损切换模块，用于在解复用时，将主用交叉单元和备用交叉单元发来的串行信号转换为并行信号并缓存，然后根据信号质量从中选择一路有效数据，输出到所述通用成帧规程成帧器。

16.如权利要求13所述的系统，其特征在于，所述子单元还包括一个接口转换及缓冲模块，用于在解复用时，将来自所述交叉单元的串行信号转换为并行信号并缓存，再由所述通用成帧规程成帧器读出处理。

17.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述线路单元包括在发送方向上依次串接通信的多个接口转换及缓冲模块及对应的通用成帧规程发送处理模块、汇聚模块、光传送网成帧器和线路光模块，还包括解汇聚模块和多个通用成帧规程接收处理模块，所述线路光模块、光传送网成帧器、解汇聚模块和通用成帧规程接收处理模块在接收方向依次串接通信，其中：

所述接口转换及缓冲模块用于复用处理，将来自交叉单元的串行信号转换为并行信号并缓存，再由所述通用成帧规程发送处理模块读出；

所述通用成帧规程发送处理模块用于复用处理，对包含通用成帧规程数据帧的固定速率的数据流进行处理，删除其中的空闲帧，并进行有效帧的帧头帧尾的定界后输出；

所述汇聚模块用于对多路数据进行复用，给每路数据打上通道标签，合成为一路复用数据后输出；

所述光传送网成帧器在复用时，用于对复用数据进行光传送网的编码处理，形成光传送网数据帧后输出；在解复用时，用于对线路高速信号进行分析和开销处理，转换为低速并行数据输出；

所述线路光模块在复用时，用于对光传送网数据帧进行电光变换后从线路光口发送；在解复用时，用于对收到的线路高速信号进行光电变换后输出；

所述解汇聚模块用于在解复用时，识别出所述低速并行信号中数据帧所带的通道标签，按标签将数据帧分发到各个支路通道中；

所述通用成帧规程接收处理模块用于在解复用时，在每个通道的数据帧插入空闲帧，输出一个固定速率的数据流。

18.如权利要求17所述的系统，其特征在于，所述光传送网成帧器与所述汇聚模块和所述解汇聚模块之间均设置了一个接口转换模块，用于实现在两个模块的不同接口间所传输信号的转换。

19.如权利要求17所述的系统，其特征在于，所述交叉单元包括主用交叉单元和备用交叉单元，所述线路单元还包括背板驱动模块，用于在解复用时，对来自通用成帧规程接收处理模块的数据流进行多路驱动得到两路数据流，再分别发送到所述主用交叉单元和备用交叉单元。

20.如权利要求17所述的系统，其特征在于，所述交叉单元包括主用交叉单元和备用交叉单元，所述线路单元还包括主备无损切换模块，用于复用处理，将所述主用交叉单元和备用交叉单元发来的串行信号转换为并行信号并缓存，然后根据信号质量从中选择一路有效数据，输出到所述通用成帧规程发送处理模块。

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